CPU Expect2002.03

当記事には根拠に欠ける邪推や妄想が混入しています。
事実の確認は各自の自己責任においてお願いします。

筆者が未だ使用したことの無いCPUについて、所感を綴るという無責任っぽいコーナー。2002年03月版。
ちなみに文中では消費電力とTDPが同義のように記述していますが、別物です。現状ではTDPの情報しか得ることが出来ませんので、近似値として同義のように扱っています。

性能が売りのCPU

今PC業界は不振だが、それにはCPUも含めてバランスに欠けた製品ばかりになってしまっているのが原因の一つにあげられると思う。昔は性能が絶対的に不足していたので、性能さえ良ければ魅力的だったのだが、今は要求も多様化して来て、しかし、肝心のPCは全てあちらを立てればこちらが立たず状態にある。
性能を売りとしているCPU達は皆一様に消費電力＆発熱が大きい。これは冷却のために五月蝿いという問題も同時に引き連れて来ている。性能がいいからといって手放しでは喜べない。隔離した部屋で動かしているのではない。大抵は人のそばで動いているものなのだから、もうちょっと考えて欲しい。また、用途によっては余剰な性能となってきているので、そのうち、このクラスは市場が縮小してより高価なものになりそうな気がする。

Intel Pentium4 (Northwood)

ライバルAthlonを動作周波数でブッちぎって、王者安泰。となるはずだったが、AthlonXPがモデルナンバーを導入し、実性能をアピールしたことで、確実な差を付けるに至っていない。
実際、各所で言われているようにPentium4は動作周波数からは期待できるほどの性能を出せていない。Pentium4の実行ユニットは実はあまり働いていないらしい。つまり、空回りしているのだ。回転数ばかりが上がってちっともパワーが出ないエンジンと同じだ。そんなエンジンは燃費が悪いのと同じように、Pentium4の消費電力は大きい。
しかし、そんなことは製造元のIntelとしては百も承知。1つのダイに2つのCPUがあるようかのように見せかけて、実行ユニットを有効に働かせる技術(HyperThreading)をXeonでは有効にしている。この技術で実行ユニットの空回りが減り実質性能が向上する。
なぜ、Pentium4はXeonと同じ技術を採用しないのか。差別化ということあるが、政治的な問題もありそうだ。きっと、AMDにとことん追い詰められるような状況になったら、あっさり採用するだろうというのが1点。そして、現在Windows XP Home Editionが1CPUにしか対応しないということも影響しているだろう。
NorthwoodはL2Cacheが512KBと倍増されてパフォーマンスは改善。消費電力も以前に比べれば改善しているとはいえ、2.2GHzでは、TDPmax55.1W。一番下の1.6GHzでTDPmax46.8W。Pentium3-Sの方がいいな。価格以外のいろんな意味で。
追加情報1.6AGHzがOverClockブームを起こしているようです。何でも、Northwoodの現在の限界が大体2.5GHzあたりにあるようで、1.6AGHzを定格電圧駆動でFSBを100MHz(Quadで400)から133MHz(533)にあげても動作する例があります。2133MHzですね。これは、ちょっとオイシイかも。でも、一応Thoroughbred待ち。

AMD AthlonXP (Palomino)

モデルナンバー導入もすっかり定着して暫く安心と言う感じのAMD。しかし、シェアが向上しているからと言って全てが受け入れられていると思ったら大間違いだ。
0.13µm化が遅々として進まない。消費電力の点ではThunderBirdから改善しているが、AMDの現在の消費電力上限は70W辺りと考えているようで、限界を迎えるまでコアを変更しようとしない。「0.13µm化もいつでもできるけど、経営的に問題ないからしない」といった匂いすら感じられる。倒産と隣り合わせになりながら必死にIntelと戦っていた日々とは違って、今のAMDは余裕綽々で政治的な製品供給ができている。しかし、忘れないで欲しいのはIntelが大失敗をしているからであって、もしIntelが今市場にJustFitな製品を出せたなら、また昔に逆戻りであるということ（多分出してこないけど）。精進を求む。
0.13µmのThoroughbredの情報が出てきたが、TDPに関してはほぼ進展無し。その辺はTualatinと同じ問題を抱えていそうだ。やはり、SOIが必要か。もし、0.13µm化だけでは殆どユーザに恩恵が無いので（メーカはダイサイズが小さくなれば儲けが増える）、SOIや0.09µm化を急ぐべしとAMDが考えているならば、AMDはとっても正義な企業なのだが。
Palominoは2000+(実働1.67GHz)でNorthwood2.2GHzに対抗出来得る製品。しかし、TDPmax70.0Wとはいかがなものか。ちなみに一番下の1500+(実働1.33GHz)でTDPmax60.0W。定格1.75Vから1.45Vに下げて動作できるならば推定TDPmaxは41.2W。AthlonXPはSFF向けにTDPmaxを35Wに抑えるというCPUも存在することからあながち無理でもなさそうだが。Intelよりは設定に自由度があるのでその辺は工夫がしやすい分よい。

お買い得感が売りのCPU

基本的には上位製品の機能＆性能限定版となるのがこのカテゴリーだが、IntelはまだPentium3系列のコアを採用しているため、コアの基本設計からして別物となっている。しかし、Pentium4系列のコアが優秀とは一概に言えないので、場合によってはおいしい。AMDは単純にL2Cache減少＆FSBダウンなので面白みは無い。

Intel Celeron (Tualatin)

コアを0.13µmプロセスのTualatinにして、L2Cacheも256KBと、スペック上Pentium3との差はFSBが133MHzか100MHzか程度になった。しかし、ベンチマークの結果などを見るとどうもそれだけではなさそうな感じ。例によってレイテンシなどのチューニングでも差を付けられている可能性あり。なにせ、Tualatin-256KならAthlon(XPではない)といい勝負ができるはずなのに、そこまでの結果が出ていない。ちなみに、1AGHzならばOverClockを目論んでFSB133MHzとなる133x10=1333MHzの稼動もほぼ確実だろう。
コスト、性能、消費電力、発熱の各点で最もバランス高い。正にお買い得CPU。と思ったら、1.3GHzのTDPmaxは33.4W。意外に大食い。0.13µmの恩恵って本当に少ない。これでも、ビジネスアプリではNorthwood1.6GHzくらい平気でブッちぎれるはず。逆にClockDownして静音PCも狙いたいところだがFSBがそのままの比率で落ちてしまうので旨味は無い。

AMD Duron (Morgan)

1GHz以上のDuronは最新コアのMorganを使用している。1GHzでも処理によってはAthlon1.4GHz(XPではない)を上回るパフォーマンスを示すので選ぶなら是非とも1GHz以上にしたい。ただし、AthlonXPとの違いはL2Cacheが256KBか64KBかという差だけで、今までのように電圧が低いという事が無いから、消費電力はAthlonXPに近くなっている(L2Cacheの量は消費電力にあまり関与しない。というか、TDPmaxは同じ値とされている。1GHzで46.1W。)。金額的にも大差は無いので、Duronの1.3GHzあたりを買うくらいなら、AthlonXP1500+(1.33GHz)まで頑張ってしまう方が良さそうだ。
とはいえ、AthlonXP1500+とDuron1GHzでは実売価格で倍以上の差があるので、1GHzはコスト重視には良い選択かもしれない。細工すれば倍率変更が可能なので例えば、FSB100MHz、倍率5倍で500MHzとして、電圧1.2Vで動作するならば、TDPmaxは推定10.8Wとファンレス圏内に入ってくる。

低消費電力が売りのCPU

VIA C3 (Ezra)

本当の狙いはコスト最優先の最安値CPUなのだが、DuronやCeleronの低Clock品と大差ない価格となっているため、安さが売りのCPUという印象はあまり無い。
このコスト最優先の設計のお陰で、特徴（特長ではない）が2つできた。1つは低消費電力。最近ではCPUだけで電球レベルの消費電力になるが、このCPUでは数年前の水準である数Wというレベルに収めている。システムによってはCPUファン無しでの運用が可能だ。最近ではこの低発熱＆低消費電力を前面に押し出している。
もう1つの特徴は低性能。同ClockのCeleronやDuronに比べる性能が劣る。DVD再生にしてもVGAカードの手助け無しにコマ落ち無しで再生できるとは断言できない。
折角の低消費電力だが、HTPCのようなAV用途には絶対性能が足りず不向き（DVD再生支援機能付VGAを使用する等すると話は別）。メールやインターネットをちょこっと等という使い方や、個人Server等の余り負荷が高くならないマシンとしての使い道が一番的確かもしれない。CPUファンレス運用が工夫次第で可能なので、静かが嬉しいマシンになるだろう。なお、価格が飛びぬけて安いのならビジネス用途に向くとも言えるのだが、Excelのデカい表でマクロが頻繁に動くなんていう重い処理があったらやはり性能不足を実感することになると思う。
C3-800MHzからは0.13µmプロセスになっているためさらに消費電力を低減でき、購入するなら800MHz以上という感じだ。残念ながらTualatin対応では無いので、現状では1.3V以下での駆動が出来ない。定格の1.35Vでも高めの設定と言うことなので、Tualatin対応したら1.2V程度でも動作可能かもしれない。ちなみにTDPmaxは8.5W。定格でこれですよ！Athlonの70Wって何？って感じですよね。

Crusoe TM5800

前回、そのポテンシャルを大誉めしたが（CPU Expect2001.10）、企業は大赤字で元気ないですねぇ。そうこうしている間にVIAが低消費電力化と小型化を推進してきたら居場所無くなっちゃいますよ。よくよく考えてみたら、VIAのCPUとは特徴がラップしているので(FPU性能が弱い)、競争になったら特殊な設計のCrusoeは敗れますよね。きっと。
技術的には見るべき点が多く、ハード的には大変効率の良いCPUですが、VLIWだとか、コードモーフィングだとか難しい理論は置いといて、ユーザにとって見れば浮動小数点演算に弱く、反応の遅いCPUです。NativeサポートのOSが存在すれば、ゴキゲンな高性能＆低消費電力性能を遺憾なく発揮できるのでしょうが、x86エミュレーションをしている現状ではVIAのC3とほぼ同じポジションです。800MHzのTDPmaxは4.5Wで倍近い差がありますが、C3が1.0Vで駆動できるなら推定TDPmaxは4.7Wでほぼ互角です。現状では勿論Crusoe有利ですが、うかうかしていられません。

ニッチだけど魅力あるCPU

Pentium3-S

Pentium3の最終バージョンとなるTualatinコアのL2Cache512KB版。Dual動作もサポートされる。CPU単体としてはチューニングはし尽くしたといった感じだが、残念な点が2つある。
1つは0.13µmにして、思いのほか消費電力が下げられなかったこと。リーク電流が多いとのこと。これはプロセスが微細なると出てくる問題のようだが、SOIのような技術で更なる消費電力低減を目指して欲しいところ。
もう1つはメモリ帯域に不足が見られ始めたこと。FSB133MHzでは1.06GB/sのメモリ帯域があるわけだが、Athlonの1/2Pentium4の1/3になる。特にDual運用時に処理の内容によってはここがボトルネックになる可能性が出てきた。
CPU単体の性能は高バランスだが、システム全体のポテンシャルに限界が見えてきたのと、価格が高いのがネック。しばらく経って、これがこのままCeleronとして出てくれるなら買いの一品だが、Pentium4ベースになる予定で、出て来そうに無い。
BaniasというコードネームのCPUが気になる。モバイル向けということだが、時代の流れによってはデスクトップの世界にも投入せざるを得なくなるだろう。上述したTualatinの弱点を改善して、Pentium4の機能を取り入れたならば、決定版になれるかもしれない。

K6-3E+

わはははっ、石投げないで。イテッ。Socket7オタクでスンマソン。冷静に見ればこんな時代遅れな石、じゃないんです。対消費電力、対Clockの性能では決して現代のCPUに劣っていません。まあ、絶対的には見るべきものが無くなっているかもしれませんが。
Bartonが狙いどおりの性能を発揮できれば、K6-3E+なんてさっぱり忘れることが出来るのでしょうけどね。今でも思いますよ。買っちゃおうかな～って。高くて買えないけど。
組込向けなので購入できませんが、400MHzで1.6Vという仕様があるようです。TDPmaxは9.5Wになるようです。若干C3より高いですが、CPUファンレス運用も可能でしょう。400MHzもあれば性能はC3を充分上回れます。定格外運用を前提で、市場から消えつつあるK6-3+を100x3.5v1.5で動かすことが出来ればTDPmax7.5Wになります（K6-2E+のデータシートより）。
ってなわけで、是非0.10µmプロセスにしてSOIで製造し、再度販売して欲しいCPUなのであります。SocketAで。さすれば、800MHz(133x6v1.0)でTDPmax3～4W程度で収まりそうなんですが。

今後期待のCPU

自分が欲しいと思うCPUは必ずしも皆が欲しいと思うCPUでは無いと思うのですが、まあ、これに沿うCPUが出れば、需要は少なくとも1人はあるよということで。

HTPCにフォーカスしたCPU

候補CPU

• VIA C4 (Nehemiah)
• Intel Banias

HTPC(HomeTheaterPC)は現在一番バランスを問われるPCです。DVDの再生に十分な能力を備えながら、再生環境を損なわない静音性能、高品質再生のための低ノイズ化、長時間の使用に耐える安定性、などなど。CPUとしては現在Celeron800MHz～950MHz辺りがBestらしいのですが、このレベルの性能が楽にファンレスで運用できるようになるとなおGood。ついでに最大電流が抑えられればノイズの発生も低減できる可能性があり、再生品質の向上も期待が出来ます。Celeron900MHzが0.9Vで駆動できればそれでO.K.なんですけどね。
今後出るかも知れないCPUから選択しようとするとVIAのC4 (Nehemiah)が一番期待できるかもしれません。一応Media関係処理の性能強化をされるので。消費電力がC3より高くなりそうなのでそこが心配ですが。仮にダイサイズに比例して消費電力が増すと仮定すると、900MHz1.25Vで推定TDPmax12.3W。できれば、10W以内で出してください。VIA様。
IntelのBaniasはPentium3をベースにモバイルを中心とした効率重視のマシン向けCPUです。詳細は不明ですが、Northwoodの後継となるPrescottが0.09µmプロセスでさらにTDPmaxが下がるようなので、Baniasにはそれこそ10W内外での動作が期待できるのですが、Intelのことですから現状のPCよりパフォーマンスを落とすようなことはしないでしょうし、どうなるんでしょうね。余りに隠すので余計に期待してしまいますよね。だって、バラしたら皆がBanias待ちになってしまうのを懸念して隠しているのでしょう？

普段使いのPC用CPU

候補CPU

• Intel Banias
• VIA C4 (Nehemiah)
• AMD AthlonXP (Barton)

実は普段使いのPCに必要とされるのもバランスです。使っていて、ストレスを生むような騒音や熱を発生するものであってはいけないと思います。道具に徹し切れるだけの性能バランスが必要です。その点で求められるCPUはHTPCとほぼ同じになります。Celeron900MHzが0.9Vで駆動できればそれでO.K.なんですけどね。おっ、上と同じフレーズ。
実は普段使いに想定される処理に対して満遍なく性能を発揮できれば、ローエンドというか普及クラスは全部VIAになってしまう可能性があるのではないかと、筆者は思っています。その理由はファンレス。熱設計の易しいPCはスタイルに自由度が出るし、騒音、消費電力で有利。部品点数も減って、故障の要因が減るし、コストもダウン。VIAのEdenはそこに踏み出す第一歩のような気がします。EdenがNehemiah相当の能力を持った時。普及機が大きく様変わりするかもしれません。
IntelやAMDは現状ではちょっと性能重視に偏り過ぎています。既にデスクトップ用CPUは殆ど1GHz以上のものしか製造していません。800MHzでいいからファンレスで安いCPUを作ろうとすれば普及クラスが一変すると思うのですが。というのは、現在、日本ではノートPCの方が人気が高いですが、それは普及機が大きくて値段もノートと大差無いからだと思います。デスクトップがもう一段小さく安くできて、ノートとの価格差が広がると、デスクトップの需要が増えるかもしれません。動かすことは無いけれど、小さい方が良いという理由だけでノートにする人も多いので。勿論、Intel、AMDはノートの方が利潤が高いので現状の方を良しとするかも知れませんが、VIAが成功したらシェアを失うだけになりますよ。上で候補CPUとしてBanias、Bartonとあげていますが、Baniasは価格に懸念があるのと、Bartonは性能過剰でファンレスが難しそうな点が懸念材料です。勿論、コストを度外視すればファンレス可能な設定で売ることはできるんでしょうけど。

サーバ用CPU

候補CPU

• VIA ESP4000 (Eden)
• VIA C3 (Ezra-T)
• VIA Matthew
• Transmeta Crusoe (TM6000)

サーバ用といっても、用途によってピンキリなんですが、ここでは個人向けサーバと考えて下さい。ファイルサーバなんてLANやHDDのスピードに追いつければ十分なんで100MHzでも余裕って思っているのですが。Webサーバなんかだとアクセス数によってはそこそこ必要ですね。DBやCGI、JSP、XSPなどServerSideApplicationが動いているとなおさらですね。しかし、これらの動作では浮動小数点演算能力の必要性はかなり低いでしょうから、その辺をバッサリ切り落としている上記CPUに期待が持てます。いずれも浮動小数点演算能力を落として消費電力を低減しているクチです。さらにMatthewとCrusoeはチップセットに該当する機能もCPUに統合ということで、トータルな効率化が期待できます。
でもCrusoeには、それより期待している分野があります。それは、Javaです。現在はコードモーフィングソフトを使用してx86命令をVLIWに変換していますが、JavaのコードをVLIWに変換するソフトを開発して載せれば、過去実現できなかったJavaChipの誕生です。電源OnでいきなりJavaが動くなんて素敵。あれ、JavaOSって開発止めちゃったんだっけ？

エンコード用CPU

候補CPU

• AMD CrawHammer
• Intel Prescott
• Intel Banias

さて、絶対性能がものをいうエンコードですよ。MPEG2やMP3など、速ければ速いほど嬉しいですね。とはいえ、扱いづらいほどナーバスでは困ってしまいます。その点では、発熱（消費電力）対性能を気にしたいところ。
この辺はまあ、常にハイエンドコアの最低クロックで攻めていけはいいかな？って感じもしますね。オーバークロックで性能を伸ばすという手も使えるので。（なんか気の抜けたコメント）
AMDのCrawHammerは32bit互換の64bitCPU。3400+からスタートし、2003年後半には0.10µm化＆4400+へ。対するIntelのPrescottは2003年後半に登場し、最終的には5～6GHz達成可能としている。ってことは、殆ど今の関係のまま。まるで談合しているかのように仲の良い競争関係です。Intelは独占禁止法の適用を恐れてAMDを生かさず殺さず。AMDは真っ向から勝負して勝ってしまうと、Intelに政治的にノされてしまうのでSpec上のトップはIntelに差し上げて実性能で僅差トップを狙おうって感じでしょうか。攻撃的展開を見せるVIAやnVIDIAはIntelの政治的標的にされてますからね。でも、トップの座は永久じゃないんですよね。お膳立てが揃えばあっという間に逆転。ビールは麒麟が絶対って思っていたら、あっという間にAsahiがトップになったし、PC関連ではATiとnVIDIAですか。
話がそれましたが、Intelの内ゲバPrescottとBaniasの関係も微妙ですね。時期が多少ずれるもののどちらも2003年。PrescottはHyperThreading追加＆0.09µm化。BaniasはPentium3をベースに効率追求。下手にBaniasがうまく出来てしまうと、Prescottの意味が無くなるかも？ただのデスクトップ向け安Xeonみたいになったり。